Kreditna slika: WUSTL
Ann Nguyen odabrala je rizičan projekt za svoj diplomski studij na Sveučilištu Washington u St. Louisu. Sveučilišni tim je već prosijao 100.000 žitarica iz meteorita da bi potražio određenu vrstu zvjezdanih prašina? bez uspjeha.
Nguyen je 2000. godine odlučio pokušati ponovo. Kasnije oko 59.000 žitarica, njezina se jeziva odluka isplatila. U časopisu Science o 5. ožujka Nguyen i njezin savjetnik, Ernst K. Zinner, doktor znanosti, profesor fizike i zemaljskih i planetarnih znanosti, obje u umjetnosti i znanosti, opisuju devet mrlja silikatnog starduda? presolarna silikatna zrna? od jednog od najprimitivnijih meteorita poznatih.
"Pronalaženje presolarnih silikata u meteoritu govori nam da se sunčev sustav stvorio od plina i prašine, od kojih se neki nikada nisu zagrijali, nego iz vruće solarne maglice", kaže Zinner. „Analiza takvih zrna daje podatke o njihovim zvjezdanim izvorima, nuklearnim procesima u zvijezdama i fizikalnim i kemijskim sastavima zvjezdanih atmosfera.“
Godine 1987. Zinner i kolege sa Sveučilišta u Washingtonu i skupina znanstvenika na Sveučilištu u Chicagu pronašli su prvu zvjezdanu prašinu u meteoritu. Ta presolarna zrnca bila su mrlje dijamanta i silicij-karbida. Iako su od tada otkrivene druge vrste u meteoritima, niti jedan nije napravljen od silikata, spoja silicija, kisika i drugih elemenata poput magnezija i željeza.
"Ovo je bila prilično misterija jer znamo da, iz astronomskih spektra, silikatna zrna izgledaju kao najbrojnija vrsta zrna bogatih kisikom napravljenih u zvijezdama", kaže Nguyen. "Ali do sada su presolarna silikatna zrna izolirana samo iz uzoraka međuplanetarnih čestica prašine iz kometa."
Naš sunčev sustav formirao se iz oblaka plina i prašine koji su se u svemir isprali eksplozijom crvenih divova i supernova. Neki od ove prašine formiraju asteroidi, a meteoriti su fragmenti obrušeni na asteroide. Većina čestica meteorita nalikuju jedna drugoj jer se prašina iz različitih zvijezda homogenizirala u infernu koji je oblikovao Sunčev sustav. Čisti uzorci od nekoliko zvijezda, međutim, postali su zarobljeni duboko u nekim meteoritima. Ona zrna bogata kisikom mogu se prepoznati po neobičnim omjerima izotopa kisika.
Nguyen, studentica zemlje i planetarnih znanosti, analizirala je oko 59.000 žitarica iz meteorita Acfer 094, koji je pronađen u Sahari 1990. Ona je zrna razdvojila u vodi umjesto s oštrim kemikalijama koje mogu uništiti silikate. Također je koristila novu vrstu ionske sonde nazvanu NanoSIMS (sekundarni ionski spektrometar), koja može rješavati predmete manje od mikrometra (milioninki metra).
Zinner i Frank Stadermann, doktor znanosti, viši znanstveni istraživač u Laboratoriju za svemirske znanosti na sveučilištu, pomogli su u dizajniranju i testiranju NanoSIMS-a, koji u Parizu izrađuje CAMECA. Sveučilište Washington kupilo je 2001. godine prvi instrument na svijetu.
Ionske sonde usmjeravaju snop iona na jedno mjesto na uzorku. Zraka izbacuje neke vlastite atome, od kojih neki postaju ionizirani. Ova sekundarna zraka iona ulazi u maseni spektrometar koji je postavljen da detektuje određeni izotop. Tako ionske sonde mogu identificirati zrna koja imaju neuobičajeno visok ili nizak udio tog izotopa.
Za razliku od ostalih ionskih sondi, NanoSIMS može otkriti pet različitih izotopa istovremeno. Zrno se također može automatski kretati od mjesta do mjesta, tako da se u jednom eksperimentalnom okruženju može analizirati više stotina ili tisuća žitarica. "NanoSIMS je bio bitan za ovo otkriće", kaže Zinner. "Ova presolarna silikatna zrna su vrlo mala? samo djelić mikrometra. Visoka prostorna razlučivost instrumenta i visoka osjetljivost omogućili su ova mjerenja. "
Nguyen je pomoću primarne zrake cezijevih iona mukotrpno izmjerio količine tri izotopa kisika? 16O, 17O i 18O? u svakom od mnogih žitarica koje je proučavala. Devet zrna, promjera od 0,1 do 0,5 mikrometara, imali su neobične omjere izotopa kisika i bili su visoko obogaćeni silicijom. Ta presolarna silikatna zrna spadala su u četiri skupine. Pet zrna obogaćeno je u 17O i malo iscrpljeno u 18O, što sugerira da je duboko miješanje zvijezda crvenog giganta ili asimptotske divovske grane odgovorno za njihove izotopske sastave kisika.
Jedno zrno je bilo vrlo osiromašeno od 18 ° pa je vjerojatno nastalo u zvijezdi niske mase kad se površinski materijal spustio u područja dovoljno topla da podrže nuklearne reakcije. Drugi je obogaćen 16O, što je tipično za zrno zvijezda koje sadrže manje elemenata težih od helija nego naše sunce. Zadnja dva zrna obogaćena su i u 17O i u 18O i tako su mogla poticati od supernova ili zvijezda koje su obogaćene elementima težim od helija u usporedbi s našim suncem.
Dobivanjem energetski disperzivnih rendgenskih spektra, Nguyen je odredio vjerojatni kemijski sastav šest presolarnih zrna. Čini se da postoje dva olivina i dva pirokksena koji sadrže uglavnom kisik, magnezij, željezo i silicij, ali u različitim omjerima. Peti je silikat bogat aluminijumom, a šesti je obogaćen kisikom i željezom i mogao bi biti staklo s ugrađenim metalom i sulfidima.
Prevladavanje žitarica bogatih željezom iznenađuje, kaže Nguyen, jer su astronomski spektri otkrili više zrna bogatih magnezijem nego zrna bogatih željezom u atmosferi oko zvijezda. "Moglo bi se u ta zrna uključiti željezo kad se stvorio sunčev sustav", objašnjava ona.
Ova detaljna informacija o zvjezdanom prahu dokazuje da se svemirska znanost može raditi u laboratoriju, kaže Zinner. "Analizirajući ove male mrlje mogu nam dati informacije, poput detaljnih izotopskih omjera, koje se ne mogu dobiti tradicionalnim astronomskim tehnikama", dodaje.
Nguyen sada planira pogledati omjere izotopa silicija i magnezija u devet zrnaca. Ona također želi analizirati druge vrste meteorita. "Acfer 094 jedan je od najprimitivnijih meteorita koji je pronađen", kaže ona. „Pa bismo očekivali da će to imati najveće obilje presolarnih zrnaca. Gledajući meteorite koji su prošli više obrade, možemo saznati više o događajima koji mogu uništiti ta zrna. "
Izvorni izvor: WUSTL News Release
